Python装饰器的实现和万能装饰器

在Python中，装饰器是在不改变已有函数的代码的前提下，给函数增加新的功能的一种函数。

装饰器接收一个函数作为参数，返回值也是一个函数。

在Python中，实现装饰器的方式叫做闭包。

一、闭包的实现

闭包是指函数中定义了一个内函数，内函数里运用了外函数的临时变量，并且外函数的返回值是内函数的引用。

闭包的使用，可以隐藏内部函数的工作细节，只给外部使用者提供一个可以执行的内部函数的引用。

# 闭包
def outer_func():
    a = 1
    def inner_func(b):
        nonlocal a
        a += b
        print(a)
        return a
    return inner_func


func = outer_func()
func(100)

print(outer_func()(1000))

运行结果：

101
1001
1001

闭包的重点：

1.外函数的内部定义了一个内函数

2.内部函数使用了外部函数的临时变量

3.外函数的返回值是内函数的引用

在上面的代码中，外函数是outer_func,在他的内部有内函数inner_func，a是外函数的临时变量，在内函数中使用了a,外函数的返回值是内函数inner_func。

如果在内部函数中直接使用外部函数的变量a时，不改变a的值，直接使用就可以了，如果要修改a的值，需要将变量声明为 nonlocal。

内部函数可以接收参数，然后在内函数里使用参数。

使用func接收outer_func()的返回值，返回的值func是一个函数，相当于inner_func，给func()传入参数并执行，则会运行inner_func中的代码。

也可以不使用变量来接收，而是直接在outer_func()后面直接传参和执行，后面有两个小括号:outer_func()(),第二个括号中传入内函数的参数。

二、装饰器实现及使用

def func_name(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("func name is {}".format(func.__name__))
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper


@func_name
def func_one():
    print('this is function one')


@func_name
def func_two():
    print('this is function two')


func_one()
func_two()

运行结果：

func name is func_one
this is function one
func name is func_two
this is function two

装饰器是通过闭包的方式实现的，外函数接收一个函数作为外函数的临时变量，然后在内函数中执行这个函数。

内函数将需要的参数接收进来并传给执行的函数，然后将执行结果返回。在内函数中，可以添加额外的功能的代码，这些额外的功能就是装饰器添加的功能。

最后外函数将内函数返回。

使用装饰器来装饰函数时，在被装饰的函数的前一行，使用 @装饰器函数名 形式来装饰，则函数的本身的功能正常实现，装饰器中添加的功能也实现了。如上面代码中打印被装饰函数的函数名。

三、多个装饰器同时装饰一个函数

def decorator_one(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('decorator one start')
        result = func(*args, **kwargs)
        print('decorator one end')
        return result
    return wrapper


def decorator_two(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('decorator two start')
        result = func(*args, **kwargs)
        print('decorator two end')
        return result
    return wrapper


@decorator_two
@decorator_one
def hello_python():
    print('Hello Python！')


hello_python()

运行结果：

decorator two start
decorator one start
Hello Python！
decorator one end
decorator two end

可以看到，当多个装饰器装饰同一个函数时，会是一个嵌套的装饰结果，也就是说，先执行完离函数近的一个装饰器，然后再用离函数远的装饰器来装饰执行结果。

四、万能装饰器

装饰器的外函数会接收一个函数作为参数，这个函数在内函数内部执行，这个函数可以有参数也可以没有参数，可以有返回值也可以没有返回值。

所以装饰器也分为四类，无参无返回值、无参有返回值、有参无返回值、有参有返回值。是否有参数和返回值完全取决于被装饰的函数。

但是，我们写装饰器的目的就是用一个装饰器来装饰不同的函数，所以要考虑装饰器的通用性。我们通过可变参数来实现一种可以用来装饰任何函数的装饰器，万能装饰器。

def decorator_all(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('add some coding')
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

使用这种装饰器，可以用来装饰任意函数，不管函数是否有参数，是否有返回值。

五、类装饰器

在Python中，也可以通过类的方式来实现装饰器，通过使用 __init__ 和 __call__方法来实现。

class DecoratorClass(object):

    def __init__(self, func):
        self._func = func

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print('class decorator')
        return self._func(*args, **kwargs)


@DecoratorClass
def func_three():
    print('this is function three')


func_three()

运行结果：

class decorator
this is function three

在实现类装饰器的时候，使用__init__()方法来接收被装饰函数，使用__call__()方法来添加装饰器要实现的功能，并在__call__()方法中执行和返回被装饰函数。